4世界一の高光を通して物質を観察する際、光の波長が短いほど解像度は上がります。従って、目に見える光 (波長子の光学応答を超高分解能で観測することに成功しました。
この研究が発端となり、他の放射光施設にも非4 0 0 〜7 0 0ナノメートル）より1 0 0 0 分の１以下の短い波長をもつＸ線は、原子・分子の織り成すナノ線形現象の研究が広がっています。の世界を探るためには理想的な観測手段となります。
そのため、より高い輝度のＸ線光源を開発する
ことは、物質の性質をナノレベルから探ってより深く理解し、新たな機能を発見するための出発点とな

蓄積リング方式のシンクロトロン放射技術は、世界中で長年にわたって開発されており、特に分光研究の分野ります。

においては、分解能､感度､安定性など､他の計測法では実現できない極めて優れた特性を有しています。放スプリング８は、蓄積リング方式シンクロトロン放射光源として、世界最高のエネルギー８GeV(ギガラインを開発しました｡これらはエネルギーや環境の問題に対して､大きく寄与することが期待されています。

射光科学総合研究センターでは、軟Ｘ線から硬Ｘ線の分光研究を行うために､世界で最も性能の高いビーム電子ボルト)を誇っています。光の波長領域としては、赤外線（波長1 0 万ナノメートル）からＸ線（波長1 0 0 分の１ナノメートル以下）までの広範囲をカバーしています。
また、右のビームラインマップに示

このような放射光科学総合研究センターの取り組みにより、スプリング８は世界一の施設として国際的に認された5 0 本をこえるビームラインにおいて、物性・構造生物学等多くの分野に対応した設備が整って知されるようになりました。
スプリング８を利用した成果は、新しい電池技術や電子機器の高密度化、新薬のおり、基礎科学から産業への応用まで幅広く利用されています。

開発など､ 産業の発展に寄与し、私たちの身近なところで役立っています。
また、宇宙の起源や地球の生い立ちなど､私たちの住む世界の根源を探る道具となっています。現在は、さくらも合わせて用いながらスプリン

放射光科学総合研究センターは専用のビームラインを運営し、放射光の光源の開発と、それを用いグ８の可能性を発展させ、さくらの高品質な電子ビームを入射源とする次世代シンクロトロン光源の設計にた研究を推進しています。なかでもスプリング８からのＸ線を最大限に利用するために建設された、も着手しています。放射光科学総合研究センターがその役割を果たすことは、新しい光源の発明につながり、2 5 mの光発生装置（アンジュレータ）を有するビームラインと全長１kmの長尺ビームラインは特徴

次世代の科学・技術を花開かせる原動力となるでしょう。

的なものです。
これらは、世界で初めての硬Ｘ線によるコヒーレント散乱イメージング、超高精度ミラー（大阪大学との共同研究）、極めて質の高いダイヤモンド結晶、Ｘ線移相子、硬Ｘ線光電子分光など、様々な研究開発に使われました。
これらの開発の成果はスプリング８の他のビームラインでも利用されているだけでなく、世界中の放射光施設でも使われており、後のＸ線自由電子レーザー・さくら建設（＊）第1 世代放射光施設とは、高エネルギー物理研究用の加速器から出る放射光を寄生利用するもので、我が国では1 9 6 5 年に建設された東京大学原子核研究所の電子シンクロトロンがそれにあたる。第2 世代放射光施設は、最初から放射光専用施設として建設された加速器を用いるものであり、東京大学原子核研究所のINS−SORや筑波のKEKでのPhotonFactoryがある。
第3世代施設はアンジュレータからの放射光に最適化された施設である。の礎ともなりました。
また、放射光科学総合研究センターでは、Ｘ線の非線形現象を用いることで、電1 km長尺ビームライン

超 高 精 度ミラー

硬X線光電子分光装置

世界最長のビームラインが、理研のコヒーレントX線光学研究開発のために用いられる。

大阪大学と共同で、X線ナノビームを生成するミラーが開発された。

先進分光装置を用いて、様々な先端物質の分析や解析が行われる。

革新型畜電池先端科学基礎研究

理化学研究所
放射光科学総合研究センター
センター長

石川哲也

大 昔 に初 めて火を手 にした の が、我々人 類 にとって光 源 の 発 明 の 端 緒でした。

(SPring-８: Super Photon ring８GeVの略)は、1997年に理化学研

火を操ることで、人間の生活様式は他の動物とは全く異なるものとなりました。

究所 播磨キャンパスに建設され、蓄積リング方式のX線光源（第3世代シンクロト以来、蝋燭、行燈、ガス灯などの新しい光源が発明されるたびに、常に新しい科ロン放射光源）として世界一の高エネルギーと世界有数の輝度を誇っています。

学・技術が生まれ 、生活様式は変化を遂げてきました。中でも、電灯が発明されて広く普及したことにより、夜の暗闇がなくなり、日々の生活が一変しました。

(SACLA : SPring-８ Angstrom Compact free electron LAserの略)は、スプリング８に隣接して理化学研究所 播磨キャンパスに建設された、世界で初

人類はさらに虫眼鏡や顕微鏡を発明して微細なものを観察し、知的好奇心を満めてのコンパクトなX線自由電子レーザー(XFEL : X-ray Free Electron Laserのたすと同時に人間の生活に役立ててきました。光でものを見るとき、解像度は光略)光源です。2 0 1 1 年1 0月に、レーザー光の波長として世界一短い０．
０６ナノメの波長が短いほど上がります。19世紀末に発見されたＸ線は、目に見える光よりートルを達成し、その後も記録を更新し続けています。

もはるかに短い波長をもつ光であり、かつ強い透過性をもちます。Ｘ線を用いると高い解像度で物の内部を観測することができるため、Ｘ線は科学・技術のあら放射光科学総合研究センターは、世界で唯一シンクロトロン放射光（スプリンゆる分野で欠かせない観測手段として使われています。今日の研究の最前線でグ８）とＸ線自由電子レーザー(さくら)を併せ持つ理化学研究所播磨キャンパ

は、物質の性質を原子・分子レベルから探ることが当たり前となっています。Ｘ線

スにおいて、Ｘ線科学の可能性を広げるための光科学研究開発を行う拠点とを用いてナノメートルの世界をより探るためにも、より高い輝度のＸ線光源が常して、2 0 0 5 年 に設 置されました。スプリング ８を用 い た 最 先 端 の 研 究を推しに望まれています。このパンフレットでは、次世代Ｘ線光源の研究開発へ向けて進めるだけでなく、硬Ｘ線領域の自由電子レーザーの開発も進めてきました。の私たち放射光科学総合研究センターの取り組みをご紹介いたします。

２つの世界一の施設を同じ場所にもつ利点を最大限に生かした新しい科学・技 術を発 信し、人 間 の 豊 か な 生 活 に寄 与 するた め の 原 動 力となるような 研 究開発に取り組んでいます。

放射光科学総合研究センターの最大の利点は、スプリング８とさくらという２つ の 世 界 一 の 施 設を同 時 に 活 用できることで す。さくらの た め の 高 品 質 な 電子ビームをスプリング８の蓄積リングでも使うことができ、スプリング８でより高い輝度のＸ線を得ることができます。このように高品質な電子ビームを入射する技術は、将来的にはスプリング８の高度化の際にも重要となります。
スプリング ８-さくら相 互 利 用 施 設で は、スプリング ８とさくらの 両 方 からの Ｘ
線を試 料 に 当てて実 験 することができます。放 射 光 科 学 総 合 研 究 センターでは、さくらからの Ｘ線を当ててできた 多 価イオンの 分 光をスプリング ８で 測ったり、さくらからのパルスＸ線で瞬間的に非平衡状態に転移した試料がゆっくり緩 和していく過 程を、スプリング ８を使って時 間 領 域で 観 測 することなどを計画しています。
さくらの非常に強いＸ線ビームを用いることで、分子などのかたちが瞬間的に変化し、機能が発現していく様子をこれまで以上に小さい構造レベルまで測定

ナップショットを埋め込んで自然現象の過程の理解を深めることや、（２）スプすることができますが、強 いビームによって物 質 が 破 壊されてしまうという難

リング８で結晶を用いて得られた高解像度のデータと、さくらによる各瞬間の点 があります。一 方、スプリング ８の Ｘ線 は、さくらと比 較 すると優しい ビームデータとを組み合わせることで、1分子のダイナミクスや分子同士の相互作用であるた め、物 質を壊さず か つ 変 化させ ず に時 間 領 域で 観 測 することはできの様子を高い分解能で観察することが可能となります。

ますが、時 間 的・空 間 的 な 解 像 度 はさくらと比 較 すると非 常 に低 いものとなってしまいます。

放射光科学総合研究センターは、スプリング８とさくらという２つの優れた光スプリング８とさくらを相互利用することで、それぞれの長所を組み合わせて、を実 際 に観 察 することを可 能 にし、科 学 の 新 た な 分 野を切り拓くことで、前 人(１) スプリング８による低解像度の時分割データに、さくらからの高解像度ス未到の世界へ挑戦していきます。

源を相 互 利 用 することで、これまで 仮 説 に 過ぎな かったような自然 界 の 現 象

放射光科学総合研究センターの最も重要な役割は放射光科学総合研究センターでは、さくらの立ち上げに加えてさくらの最先端利用（１）放射光を用いた高エネルギー光科学で新しい分野を開拓し、スプリング８を世界の中で卓越した放射光施設とすること研究と高度化研究開発を行うため、第四の部門を2011年4月に設置しました。

（２）光源や、光源から光を実験装置へ送る光学、利用実験装置などを高度化しながらこの卓越性を保つことです。これらの役割を果たすため、放射光科学総合研究センターは2005年10月に以下の三部門で発足しました。
先 端 光 源 開 発 研 究 部 門：スプリング８を高度化し、次世代シンクロトロン放射光源を開発する
利 用 技 術 開 拓 研 究 部 門：スプリング８独自の高度な放射光関連施設を用いた研究を産み出し、育て、先導する
利用システム開発研究部門：スプリング８の認知度を高めることに寄与し、研究成果をスプリング８施設の先端利用に応用する
放射光科学総合研究センターはスプリング８における加速器、挿入光源、及びX線光

X F E L 研 究 開 発 部 門：さくらから新たに生まれるXFEL科学を促進する
加えて、2013年の理研組織改革に対応して、第五の部門を設置し、２つの外部連携のためのセンターを設置しました。
エンジニアリング部門：施設を含む研究インフラの維持管理とSACLAでの高度技術支援を行う
理研RSC-リガク連携センター：放射光と自由電子レーザー計測装置と実験室計測装置をシームレスに繋ぐ環境を作るため、X線分析機器メーカーと連携・協力する
RSC-兵庫県立大学リーディングプログラム：兵庫県立大学のリーディング大学院プログラムを実施する
理化学研究所

播磨キャンパスにはスプリング８とさくらがあり、放射光科学総合研究センターは高エネルギー光科学の分野においてシンクロトロン放射光とＸ線自学技術の一連の革新によって放射光科学の進歩に寄与し、これらはＸ線自由電子レー由電子レーザーを併せ持つ唯一の組織であり、この利点を生かして新しい科学分野ザーの建設につながりました。さくらと名づけられたXFELの建設は、日本の五大国家を発展させ、現存のパラダイムを移行させる義務があります。この施設を利用して未基幹技術計画のひとつとして2010年度内の完成を目指して2006年に始まりました。

開拓分野が探策され、画期的な進展がもたらされる事を使命としています。
田中次世代X線レーザー研究室

先端光源開発研究部門

制御情報グループ回析限界光源設計検討グループ
城生体金属科学研究室
高田構造科学研究室

利用技術開拓研究部門

バロン物質ダイナミクス研究室
米倉生体機構研究室

放射光科学総合研究センター

SACLA利用技術開拓グループ
可視化物質科学研究グループ
ビームライン基盤研究部

センター長

利用システム開発研究部門
生物試料基盤グループ
加速器研究開発グループ

XFEL研究開発部門

ビームライン研究開発グループ

放射線評価グループ

構造可視化研究チーム
量子状態可視化研究チーム
元素可視化研究チーム
生命系放射光利用システム開発ユニット
物質系放射光利用システム開発ユニット
軟X線分光利用システム開発ユニット
放射光イメージング利用システム開発ユニット
先端ビームチーム
基盤光源チーム
光源物理チーム
データ処理系開発チーム
ビームライン開発チーム
イメージング開発チーム
理論支援チーム

エンジニアリング部門

エンジニアリングチーム

理研RSC-リガク連携センター

検出器開発チーム
放射光機器開発チーム
タンパク解析システム開発チーム

RSC-兵庫県立大学リーディングプログラム

極 低エミッタンス熱 電 子 銃
6ホウ化セリウムの単結晶が極低エミッタンス電子ビームを生成する。

高 勾 配 C バンド加 速システム
効率よく電子ビームを加速する。

真 空 防 止 型 短 周 期アンジュレ ータ
低いエネルギーの電子ビームから、世界で最も高い光子エネルギー（最も短い波長）をもつXFELを発生する。

19世紀末のＸ線発見に続き、20世紀半ばにはレーザーが発明されました。
レーザーは研究スプリング８と比較して、さくらは10億倍の輝度、1000分の1のパルス幅、1000倍の空開発の現場には欠かせない道具となったばかりでなく､ 私たちの生活の中でも当たり前のよ間コヒーレンスをもっています。非常に輝度が高いため、XFELを1パルス当てただけでうに使われるようになりました。
レーザーの発見から半世紀の時を越え、私たちはさくらの完も試 料 が 破 壊されてしまいます。しかし、試 料 が 壊 れる速さよりもＸ線 の 散 乱 過 程 の 方成により、今まさにＸ線レーザーを手にしたところです。さくらがもたらす光によって、今からが速いので、壊れる前に試料の情報を得ることができます。このように、さくらはこれま半世紀後の人間の生活はどう変わっているのでしょうか？

での放射光とは全く異なった性質をもっているため、生物試料やナノ物質などの先端材料の解析を行うために、新しい方法が必要となります。

さくらは、直線型の加速器（線形加速器）を利用したＸ線自由電子レーザーで、世界で初めて１Å以下のＸ線レーザーを実現しました。さくらには８GeVの線形加速器に、90mの光発生

Ｘ線自由電子レーザーは､まだ産声をあげたばかりです。かつてのＸ線やレーザーがそ装置（アンジュレータ）がつながっています。線形加速器の上流で発生した電子ビームは、下流うであったように､ Ｘ線自由電 子レ ーザーを使った 研 究を発 展させ、成 熟させていくたにある電磁石によって５本のラインに導かれます。
このうち、現在２本のラインにアンジュレめには、今後も絶え間ない改良が不可欠です。放射光科学総合研究センターは、さくらータが設置され、Ｘ線を取り出すことが可能となり、残りの３本は今後の拡張を計画中です｡

を運営しながら、新しい問題を発見し解決するため、国内外の研究者と手を携え、新しいこの他に、スプリング８の蓄積リングに電子ビームを送るラインが整備されています。

科学・技術を産み育んでいきます。このような取り組みにより、半世紀さらにはその先の未来へ向けて、人間の生活をより良くするための基盤を築いていきます。

さくらは、真空封止型短周期アンジュレータをはじめ、極低エミッタンス熱電子銃、高勾配Cバンド加速システムなど、スプリング８で開発された技術が礎となっています。
さくらはこれらの技術を駆使し、施設の規模を可能な限り小型化するように設計されており、アメリカやヨーロッパの施設と比べて、３分の1から４分の1の小型化を実現しています。要素技術の多くは、厳選された素材、高度の加工技術、高精度計測制御技術など、我が国独自の広範な最先端産業技術に支えられています。
このため、さくらは先端基盤施設の中では、国産化率が抜きんでて高いものとなりました。

（＊）1Å (オングストローム。
Angstrom) = 0.1ナノメートル = 1 0 0 億分の1メートル。

原子の直径程度の長さで、原子や分子を対象とする研究で使われている。